七自由度柔性机械臂机构说明..pdfVIP

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七自由度柔性机械臂机构说明

设计目标

由于人工成本的不断提升，人们的刚性需求也不断的扩大，生产自动化越来越被人们所

重视。也是社会发展的必然。让机器人去完成一些高危、肮脏、重复、精度高的工作。由此，

设计一款高精度，高灵活性的机器臂显得更为重要。

设计的目标：高精度仿人工业机器人。

运用先进的仿生理论与柔性设计为基础，设计开发用二次式运动反馈来实现其高精度控

制，合理的仿人机构来完成动动。

机械臂整体设计方案

一、功能需求：满足实现模仿人类手臂的基本功能，

自由度包括手臂的肩部的抬起，摆动，旋转，肘部的弯曲，腕部的旋转，弯曲，摆动共7

个自由度。（图一）

图一图二

二、优化后确定的构型：

自由度包括手臂的肩部的摆动，抬起，大臂旋转，肘部的弯曲，小臂的旋转，腕部的弯曲，

摆动共7个自由度。（图二）

三、驱动模块示意设计：（图三）

胡克定律是力学基本定律之一。适用于一切固体材料的弹性定律，它指出：在弹性限度内，

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物体的形变跟引起形变的外力成正比。这样增加了力的反馈测量。在弹性材料在弹性限度内

形变时，测得其形变量，从而计算出受力与关节下方所处的位置。

1.先进行测试

图三

四、机械臂的具体设计方案，（图四）

五、各关节的受力分析：

基本尺寸图（图五）

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图五

L1=426mm，L2=293mm，L3=108mm，L4=442mm。

六、马达的初选

谐波减速器的优点：

Harmonic减速器结构简单，体积小，重量轻、啮合的齿数多、承载能力大、运动精度

高、运动平稳、间隙可以调整、传动效率高、同轴性好、可实现向密闭空间传递运动及动力。

瑞士Maxon电机优点：

轴向窜动和径向跳动小、温度范围大、回差小等，并且电机型号全编码器与抱闸与控制器配

套全面。

瑞士Maxon电机与日本Harmonic谐波减速器选型需求

示例图片：

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图六

马达：

1EC90flat90W扭力：4.67nm0.387nm；转速：3190rpm；重量：648g

减速器：

1CSG-25-160减速比：1:160；最大扭力：314nm；正常：176nm；重量：420g

马达：

2EC-4polemax30200W扭力：3.18nm0.112nm；转速：17000rpm；重量：300g

减速器：

2CSG-25-160减速比：1:160；最大扭力：314nm；正常：176nm；重量：420g

马达：

3ECmax40170W扭力：2.66nm0.16nm；转速：9840rpm；重量：580g

减速器：

3CSG-17-120减速比：1:120；扭力最大：112nm；正常：70nm；重量：150g

马达4：EC45flat70W扭力：0.82nm0.13nm；转速：4840rpm；重量：110g

减速器：

4CSG-20-160减速比：1:160；最大扭力：191nm；正常：120nm；重量：280g

马达：

5EC-4polemax30100W扭力：1.24nm0.063nm；转速：17800rpm；重量：210g

减速器：

5CS